[发明专利]一种可控续流储能系统及方法

说明书

本发明涉及一种可控续流储能系统及方法，其特征在于，包括电池模块、续流储能电路、可控电路、驱动电路和控制模块；所述电池模块用于为所述续流储能电路和负载进行供电；所述续流储能电路用于通过所述电池模块进行充电，并为负载进行供电；所述可控电路用于控制所述负载的工作；所述控制模块用于通过所述驱动电路控制所述可控电路的导通或关断，以及通过所述驱动电路控制所述负载的功率，本发明可以广泛应用于无线声波测井仪技术领域中。

技术领域

本发明涉及无线声波测井仪技术领域，特别是关于一种可控续流储能系统及方法。

背景技术

随着天然气水合物研究开发的进一步发展和商业化开采远景的逐步实现，水合物逐步成为海上油气开采的重要战略资源。通过对水合物储层的温度、压力等关键参数进行长期监测，获得的基线数据可以用于分析得到水合物储层和非储层的温压场特征，探测水合物分解前缘的位置，为安全、高效地开采水合物提供科学保障，为建立水合物生产预警平台提供科学支持，为未来水合物的商业化开发提供科学依据。通过开展井下参数的实时传输研究，探索井下数据传输的新方式，采用以声波或电磁波为信息载体的方式，实现全井段井下数据的无线传输，研制出实时传输的井下参数监测设备，可推广至深水测试作业中，能够方便、快捷、准确地获取井下测试参数，选择恰当的开、关井时间，为现场施工提供准确可靠的科学决策依据，提高测试作业时效。井下参数无线传输装置能够将深水水合物试采过程中的储层参数和地层形变参数通过无线方式传输至试采监测平台，从而完成水合物开采过程中的储层及环境监测。

一个海上油气开采平台一般由开采井和多个监测井组成，开采井主要用于油气及水合物的开采，监测井主要用于监测开采过程中带来的储层、地层压力和周围环境的变化。深水水合物的开采一般位于水深1000～1500m的海域，水合物储层深度一般在300m以内。与陆上油气试采监测方式的不同在于海上平台很难通过电缆下放测量设备，且电缆很容易受到海水腐蚀，海浪冲击也为电缆的使用带来很多的不确定性，所以，在监测井中，如何将井下地层数据通过无线方式传输至海床面是深水天然气水合物试采监测的关键技术之一。在无线声波传输过程中，采用电池进行供电而电池本身无法提供瞬时很高的能量，因为电池本身相当于一个电能容量体，其容量C与电压和电流的转换关系为：C＝I*t＝V/R*t，其中，V为电池电压，I为放电电流，R为负载6电阻，t为时间。而电池最大输出电流与电池容量整正比。在无线传输过程中，受体积限制，电池的容量被设定在一定范围内，所以其输出电流也被限定在一定范围内，否则当电流输出过大时，会降低电池使用寿命，甚至引发安全事故。

目前，储能电路主要用于为井下监测设备中的换能器短节提供瞬时激发能量，而通常采用的换能器储能电路主要包括电容瞬间放电法、脉冲电源激励法以及RLC谐振法，上述三种电路使用的前提需要有直流高压进行供电，这样需要将电池电压升压至数百伏，而电池升压电路即DC/DC升压电路的主要拓扑结构包括并联式拓扑结构、单端正激式拓扑结构、单端反激式拓扑结构、推挽式拓扑结构和全桥隔离式拓扑结构，并联式拓扑结构为升压电路的基本拓扑结构，其他的拓扑电路结构形式均是由如图1所示的电路演化而来，而单端正激式拓扑结构、单端反激式拓扑结构、推挽式拓扑结构和桥隔离式拓扑结构这四种拓扑结构的共同特点为均是通过变压器进行升压，而变压器升压电路存在开关关断时变压器容易磁饱和、变压器漏感产生尖峰易击穿开关器件、变压器绕组利用率低、开关管要求比较高、驱动电路复杂和变压器温度特性差等问题。

由于受到仪器外径体积、环境温度等一系列苛刻条件限制，考虑到换能器的升压电路拓扑结构使用过程中存在的一些问题，一般均是采用自举电路的方式进行生成，电路原理图如图2所示，在自举升压电路中，MOS管存在于芯片内部，芯片输出最大电压为150V，但是最大持续供电电流只有700mA，这样在瞬时供电电流需求大时，电路无法及时补充能量，会造成电容压降严重，无法持续为换能器供电。当采用外置MOS管进行升压时，由于芯片本身耐压值受限，输出电压一般不超过150V，需要多级升压达到供电电压需求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够持续为换能器供电的可控续流储能系统及方法。